Funktionsweise eines Lasertracker
3D-Koordinaten erzeugen und vergleichen
Das Grundprinzip der Messung ist mit der Tachymetermessung vergleichbar.
Ein fest auf einem sehr stabilen Stativ montierter Körper ist mit einem beweglichen Kopf versehen. Im Kopf sitzen Winkelmessgeber, die den aus dem Scanner-“Auge” austretenden Laserstrahl (rot) in seiner Horizontalrichtung (y) und Vertikalrichtung (ß) erfassen.
Der austretende Laserstrahl wird am zu messenden Objekt von einer hochpräzise gearbeiteten Messkugel (SMR) reflektiert. Aus der Laufzeit des in den Tracker zurückkommenden Mess-Strahls wird die Schrägstrecke (S) zu Messkugelmitte bestimmt.
Im lokalen Trackerkoordinatensystem (x,y,z gelb) entstehen so für jede Einzelmessung durch Umrechnung von zwei Winkeln und einer Strecke die 3D-Koordinaten des Zentrums der Messkugel.
Diese Koordinaten im System des Lasertrackers können wiederum umgerechnet werden in das Koordinatensystem des zu prüfenden Baustückes oder einer Anlage.
Der Tracker misst sich mithilfe der von uns eingesetzten Spezialsoftware Polyworks unter Verwendung ermittelter Passpunkte wie zum Beispiel dem Mittelpunkt eines zuvor gemessenen Kreises oder beispielsweise der Schnittlinie zweier zuvor gemessenen Ebenen oder zum Beispiel einer gegebenen Maschinenachse usw. direkt in das Koordinatensystem des Baustückes.
Eine beliebig schief im Raum liegende Ebene kann damit auf Ebenheit geprüft werden, ohne dass diese Ebene exakt in der Horizontalen gelagert sein muss.
So kann z.B. eine Walze als Masterwalze verwendet werden und entlang einer Maschinenachse können für weitere Walzen Abweichungen aus der Parallelität in Bezug auf den Master bestimmt werden. Bei Bedarf kann das Koordinatensystem getauscht werden und mit einer Neuberechnung liegen alle Abweichungen bezogen auf den neu definierten Master vor.
Gibt man ein CAD-File des zu prüfenden Baustückes zuvor in Polywoks ein (z.B. als IGES-File), kann direkt vor Ort eine Abweichung beliebiger Messpunkte zum Sollpunkt im Baustück angegeben werden. Auswertungen z.B. in Schnitten mit der Angabe der Abweichungen und farbiger Darstellung für jeden Messpunkt sind möglich.
Bei großen Anlagen oder Bauteilen, die von zwei oder mehr Seiten gemessen werden müssen, ist es erforderlich, den Tracker umzustellen. Hier sorgt ebenfalls eine Spezialsoftware dafür, dass die verschiedenen Standpunkte mittels “Bündelblockausgleichung” zusammengeführt werden und somit alle Koordinaten in einem gemeinsamen Koordinatensystem ausgegeben werden können.
So sind bei einer Mess-Reichweite des Lasertrackers von maximal 55 m (entspricht 110 m Messvolumen) auch wesentlich längere Anlagen mit hoher Genauigkeit zu vermessen.
Als wesentlicher Unterschied zum Tachymeter ist die erhöhte Messgenauigkeit durch den Absolutdistanzmesser. Ein reiner Streckenunterschied von 3 m kann mit einer Genauigkeit von 0,009 mm und selbst eine Strecke von 50 m noch mit einer Genauigkeit von unter 0,03 mm gemessen werden. In Verbindung mit der Winkelgenauigkeit ergeben sich die angegebenen entfernungsabhängigen Genauigkeiten.
Da der Laserstrahl sich durch das Medium Luft mit Lichtgeschwindigkeit (300.000 km/s) ausbreitet und die Laufzeit gemessen wird, verursacht eine Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit durch wechselnde Temperaturschichtung, Staub, Wasserdampf oder ähnliche Einflüsse signifikante Abweichung in der Streckenmessung.
